《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：HIV-1 interactions with sialic acid-binding bacterial lectins promote virus infectivity in vitro and mucosal transmission in humanized mice
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论文摘要翻译
大多数1型人类免疫缺陷病毒（HIV-1）的传播发生在黏膜表面，而这些部位定植着宿主微生物群。然而，HIV与源自人体微生物组的细菌或细菌产物之间的相互作用尚未得到充分表征，其生物学后果也大多未被探索。本研究利用293T细胞和人原代细胞产生的病毒，评
论文摘要翻译
大多数1型人类免疫缺陷病毒（HIV-1）的传播发生在黏膜表面，而这些部位定植着宿主微生物群。然而，HIV与源自人体微生物组的细菌或细菌产物之间的相互作用尚未得到充分表征，其生物学后果也大多未被探索。本研究利用293T细胞和人原代细胞产生的病毒，评估了由人体微生物群中普遍存在的细菌物种表达的唾液酸结合凝集素对HIV-1感染性的影响。研究人员证明，这些细菌凝集素以唾液酸聚糖依赖的方式增强HIV-1感染性。具体而言，来自戈登链球菌（Streptococcus gordonii）的Siglec样结合区域凝集素（SLBR-N、SLBR-H和SLBR-B）以及来自金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的葡萄球菌超抗原样凝集素（SSL3、SSL4和SSL11）在不同程度上提高了HIV-1的感染性，其效果取决于凝集素类型和病毒株。在这些凝集素中，SLBR-N表现出最强的效力，这与其卓越的结合病毒颗粒并促进病毒-细胞附着的能力相一致。这种增强活性在TZM-bl报告细胞和原代CD4+ T细胞的直接感染中，以及在存在或不存在甘露糖结合宿主凝集素DC-SIGN的转感染中均被观察到。重要的是，这些发现通过人源化小鼠实验在体内得到了证实：预先暴露于SLBR-N促进了直肠HIV-1传播，并增加了血浆和脾细胞中的病毒载量。综上所述，数据表明唾液酸聚糖结合的细菌凝集素作为微生物因子，可以在黏膜表面增强HIV-1传播，突显了微生物群在调节HIV-1获得风险中的潜在直接作用。
论文解读文章
研究背景与科学问题
大多数HIV-1传播发生在黏膜表面，而黏膜表面定植着丰富的宿主微生物群。尽管已有研究表明细菌生态失调与HIV-1获得风险增加有关，但这种关联以往主要归因于炎症反应和黏膜屏障功能受损。例如，注射避孕药醋酸甲羟孕酮（Depo-Provera）的使用与HIV-1获得风险增加相关，同时它也会诱导阴道微生物群发生变化，包括乳杆菌减少、阴道炎相关细菌如普雷沃菌属富集，以及链球菌和支原体等特定群落网络的保留。然而，微生物组变化与HIV-1传播之间直接的机制联系仍不明确。既往关于HIV-1与细菌直接相互作用的研究有限，但其他病毒如人诺如病毒、脊髓灰质炎病毒和小鼠乳腺肿瘤病毒已被证实可与细菌或其产物发生直接互作。值得注意的是，研究人员此前揭示细菌凝集素能以聚糖依赖方式与HIV-1病毒颗粒及其包膜糖蛋白（Env）相互作用，其中戈登链球菌的唾液酸化O-聚糖特异性Siglec样结合区域（SLBR）凝集素可增强病毒感染性，而大肠杆菌的高甘露糖N-聚糖特异性FimH凝集素则无此效应。然而，此前研究仅限于少数凝集素和病毒株，且其在体内的生物学后果尚未被探索。因此，本研究旨在系统评估来自戈登链球菌和金黄色葡萄球菌的唾液酸结合凝集素对不同HIV-1毒株感染性的影响，并探究其体内作用机制。
研究方法概述
研究人员采用重组细菌凝集素进行实验。使用TZM-bl报告细胞系测定病毒感染性，通过β-半乳糖苷酶化学发光底物检测相对光单位（RLU）。采用谷胱甘肽磁珠捕获法和Luminex多重微球法分别定量SLBR和SSL凝集素与病毒颗粒的结合能力。通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测病毒RNA（vRNA）以评估病毒-细胞附着。在转感染实验中，将预处理的病毒与不表达DC-SIGN的293T或Raji细胞，以及表达DC-SIGN的Raji细胞共孵育后，再与靶细胞共培养。体内实验使用人源化NSG小鼠（来源于两个独立捐赠者队列，每组n=9），通过直肠接种递增剂量的JRFL感染性分子克隆（IMC），监测血浆病毒载量和脾细胞相关vRNA。
研究结果
1. 链球菌SLBR凝集素对HIV-1感染性的增强作用因病毒株和凝集素特异性而异
在去除DEAE-葡聚糖的条件下，SLBR-N、SLBR-H和SLBR-B处理均以剂量依赖方式增强JRFL和REJO.c两种IMC病毒的感染性，其中SLBR-N效果最为显著。TCID50测定进一步确认了SLBR-N提高病毒感染滴度的能力。聚糖竞争实验显示，富含唾液酸化O-聚糖的黏蛋白可显著降低SLBR-N介导的增强效应，而富含高甘露糖N-聚糖的甘露聚糖则无此作用。在从同一供体活化的外周血单个核细胞（PBMC）中产生的八种B亚型IMC病毒中，所有毒株至少受一种SLBR凝集素的显著增强，但增强幅度差异显著，表明不同HIV-1毒株间核心1与核心2 O-连接唾液酸聚糖的丰度和组成存在异质性。
2. SLBR凝集素通过结合病毒颗粒并促进病毒-细胞附着来增强HIV感染性
病毒捕获实验表明，SLBR-N对JRFL病毒颗粒的结合能力最强，其次为SLBR-B和SLBR-H，且黏蛋白预处理可显著降低SLBR-N介导的病毒捕获。病毒-细胞附着实验显示，SLBR凝集素以剂量依赖方式增加病毒与TZM-bl细胞的结合，SLBR-N的效果优于SLBR-H和SLBR-B，这与感染性增强的模式一致。
3. 葡萄球菌SSL凝集素以毒株和凝集素依赖性方式增强HIV-1感染性
SSL3、SSL4和SSL11处理JRFL和REJO.c病毒后均不同程度地增强了感染性，而破坏唾液酸结合位点的突变体（SSL3m、SSL4m、SSL11m）则完全丧失了增强活性。SSL3的增强活性同样可被黏蛋白而非甘露聚糖抑制。SSL凝集素可直接结合HIV-1病毒颗粒，且突变体结合能力减弱，其中SSL3对两种病毒的结合活性最高。在原代CD4 T细胞产生的八种病毒中，SSL3、SSL4和SSL11分别增强了七种、四种和一种毒株的感染性，总体增强幅度低于SLBR凝集素。
4. SLBR-N而非SSL3增强原代CD4 T细胞中的HIV感染
在PHA活化的PBMC和纯化的CD4 T细胞中，SLBR-N处理显著增强了JRFL Env介导的感染，且呈剂量依赖性，而SSL3在所有测试浓度下均未显示出增强效应。对于C.1086毒株，SLBR-N仅在部分供体细胞中观察到增强作用。
5. SLBR-N通过DC-SIGN依赖和非依赖途径增强HIV-1转感染
SLBR-N以剂量依赖方式促进病毒从不表达DC-SIGN的293T和Raji细胞向TZM-bl靶细胞的转感染。在表达DC-SIGN的Raji细胞中，SLBR-N进一步提升了本已较高的转感染水平，但增幅较小（约1.3倍）。SLBR-N也能促进病毒从Raji细胞向活化PBMC的转感染。神经氨酸酶处理去除唾液酸后可显著降低SLBR-N介导的病毒与293T细胞的结合。
6. SLBR-N增强人源化小鼠的HIV-1感染和病毒载量
经直肠接种SLBR-N预处理的JRFL病毒后，首次接种两周后，SLBR-N组有三只小鼠血浆vRNA高于背景，对照组仅有一只。从第三周起，两组所有动物均出现病毒血症。SLBR-N组小鼠在第六周的病毒血症水平和纵向病毒载量曲线下面积（AUC）均显著高于对照组。脾细胞相关vRNA分析也显示SLBR-N组有更高病毒载量的趋势。
讨论与结论
讨论部分总结：本研究通过人源化小鼠模型证明了链球菌唾液酸结合凝集素SLBR-N能在体内促进黏膜HIV-1感染，表现为初始传播增加和感染建立后病毒载量升高。该活性与SLBR-N以唾液酸依赖方式结合病毒颗粒、促进病毒与靶细胞附着、增强直接感染和转感染的能力相关。SLBR凝集素（SLBR-H、SLBR-B）和葡萄球菌SSL凝集素（SSL3、SSL4、SSL11）也以不同程度增强感染性，其差异可能反映各凝集素的精细聚糖特异性和病毒株唾液酸聚糖的异质性。SSL凝集素在TZM-bl细胞与原代CD4 T细胞中的效果不一致，原因尚需探究。SLBR凝集素整体增强效果优于SSL，可能与它们优先结合O-连接唾液酸聚糖有关。研究人员提出，唾液酸结合凝集素可能通过屏蔽病毒表面负电荷、减少病毒与细胞膜之间的静电排斥来增强感染，类似于阳离子聚合物DEAE-葡聚糖的作用机制。唾液酸结合凝集素由多种黏膜细菌产生，其临床意义在于医疗干预（如Depo-Provera使用）扰动黏膜微生物群时可能调节HIV-1风险。
研究结论：本研究鉴定了来自人体微生物群常见细菌物种的唾液酸结合凝集素作为HIV-1传播的潜在调节因子。这些凝集素以聚糖特异性方式直接与HIV-1病毒颗粒相互作用，促进病毒附着于宿主细胞，并通过直接感染和转感染途径提高病毒感染性。此外，这些凝集素的存在促进了人源化小鼠模型中黏膜传播背景下的HIV-1感染。总之，这些发现为人体微生物群如何影响HIV-1跨黏膜表面传播提供了新的见解，并强调了微生物-病毒相互作用作为HIV-1获得和发病机制贡献因素的重要性。
